目的:做拉伸试验是考核塑料拉伸性能的各项指标,指标的高低很大程度上决定了塑料的适用场合,也能直接反应配方和工艺等对塑料材料性能的影响。
拉伸测试:使用电子拉力试验机测定塑料的拉伸力学性能,对材料施加拉伸应力后,测出应变值,绘制应力—应变曲线;从曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值,曲线下方所包含的的面积代表材料的拉伸破坏能,它与材料的强度和韧性有关,强而韧的材料拉伸破坏能大,使用性能也佳。拉伸性能的好坏,可以通过拉伸试验进行检验,如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等;这些测试值的高低,可对塑料的拉伸性能做出评价。
拉伸应力:试样在计量标距范围内,单位初始横截面积上承受的拉伸负荷。
拉伸强度:在拉伸试验中,试样直至断裂为止所承受的大拉伸应力。
拉伸断裂应力:在拉伸应力应变曲线上,断裂时的应力。
拉伸屈服应力:在拉伸应力应变曲线上,屈服点处的应力。
断裂伸长率:在拉力作用下,试样断裂时,标线间距离的增加量与初始标距之比,以百分率表示。
弹性模量:在弹性形变内,材料所受应力(拉、压、弯、剪)与产生的相应应变之比。
屈服点:在应力应变曲线上,应力不随应变增加的初始点。
应力应变曲线:由应力和应变的相应值彼此对应地绘成的曲线图,通常应力值作为纵坐标,应变值作为横坐标。不同的高分子材料,具有不同的分子链结构,表现出的应力应变曲线的形状也不同,目前大致有五种类型。
第I种:软而弱,拉伸强度低,弹性模量小,且伸长率也不大,如溶胀的凝胶等。
第II种:硬而脆,拉伸强度和弹性模量较大,断裂伸长率小,如聚苯乙烯。
第III种:硬而强,拉伸强度和弹性模量大,且有适当的伸长率,如硬聚氯乙烯。
第IV种:软而韧,断裂伸长率大,拉伸强度比较高,仅弹性模量低,如天然橡胶、顺丁橡胶等。
第V种:硬而韧,弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大,如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。
应力-应变曲线一般分两部分:弹性变形区和塑性变形区,在弹性变形区域,材料发生可完全恢复的弹性变形,应力和应变呈正比例关系;曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值,它代表材料的刚性;在塑性变形区,应力和应变增加不再成正比关系,随应力的增加,材料后出现断裂。
影响材料拉伸性能的因素:
(1)拉伸速度的影响:
塑料属粘弹性材料,它的应力松弛过程与变形速率紧密相关,应力松弛需要一个时间;硬而脆的塑料对拉伸速度比较敏感,一般采用比较低的拉伸速度,韧性塑料对拉伸速度的敏感性小,一般采用较高的拉伸速度,以缩短试验周期,提率;
(2)温度和湿度的影响:
高分子材料对温度有依赖性,随温度的升高,拉伸强度降低,而断裂伸长率,随温度的降低,拉伸强度升高,断裂伸长率减小;实验环境:温度23±2℃,相对湿度50±5%,气压是86~106KPa。
(3)预处理:材料在加工过程中,由于加热和冷却的时间和速度不同,易产生局部应力集中,经过一定温度下的热处理,可消除内应力,提高强度。
纤维的初始模量取决于高聚物的化学结构以及分子间相互作用力的大小。大分子柔性越强,纤维的初始模量就越小,也就容易发生形变。对于由同一种高聚物制得的纤维,若分子间的作用力愈大,取向度或结晶度越高,则纤维的初始模量就越大。在主要的化学纤维品种中,以涤纶的初始模量大,锦纶则较小,因而涤纶织物挺括,不易起皱;而锦纶易起皱,保形性差。
江苏亚标试验人员严格执行试验标准和操作规程,日常加强对拉伸试验机等设备要注意保养、运转和自校,以保证实验时处于良好状态,才能获得准确的试验数据。
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